REGULACE GENOVÉ EXPRESE

Slides:



Advertisements
Podobné prezentace
PLAYBOY Kalendar 2007.
Advertisements

Stodůlky 1977 a 2007 foto Václav Vančura, 1977 foto Jan Vančura, 2007.
Molekulární základy dědičnosti
Města ČR – orientace na mapě
Transkripce (první krok genové exprese: Od DNA k RNA)
*Zdroj: Průzkum spotřebitelů Komise EU, ukazatel GfK. Ekonomická očekávání v Evropě Březen.
Základní genetické pojmy – AZ kvíz
Téma 3 ODM, analýza prutové soustavy, řešení nosníků
Násobíme . 4 = = . 4 = = . 4 = = . 2 = 9 .
Výzkumy volebních preferencí za ČR a kraje od
Vzdělávací materiál / DUMVY_32_INOVACE_02B14 Příkazový řádek: obsah souborů PŘÍKLADY AutorIng. Petr Haman Období vytvořeníLeden 2013 Ročník / věková kategorie3.
Animace Demo Animace - Úvodní animace 1. celé najednou.
MODERNÍ A KONKURENCESCHOPNÁ ŠKOLA reg. č.: CZ.1.07/1.4.00/ Základní škola, Šlapanice, okres Brno-venkov, příspěvková organizace Masarykovo nám.
VY_32_INOVACE_ 14_ sčítání a odčítání do 100 (SADA ČÍSLO 5)
Zábavná matematika.
Dělení se zbytkem 6 MODERNÍ A KONKURENCESCHOPNÁ ŠKOLA
Dělení se zbytkem 5 MODERNÍ A KONKURENCESCHOPNÁ ŠKOLA
Čtení myšlenek Je to až neuvěřitelné, ale skutečně je to tak. Dokážu číst myšlenky.Pokud mne chceš vyzkoušet – prosím.
Transkripce (první krok genové exprese)
Transkripce (první krok genové exprese)
52_INOVACE_ZBO2_1364HO Výukový materiál v rámci projektu OPVK 1.5 Peníze středním školám Číslo projektu:CZ.1.07/1.5.00/ Název projektu:Rozvoj vzdělanosti.
Replikace DNA Tato prezentace se zabývá procesem Replikace DNA.
Dělení se zbytkem 8 MODERNÍ A KONKURENCESCHOPNÁ ŠKOLA
Zásady pozorování a vyjednávání Soustředění – zaznamenat (podívat se) – udržet (zobrazit) v povědomí – představit si – (opakovat, pokud se nezdaří /doma/)
TRUHLÁŘ II.ročník Výrobní zařízení Střední škola stavební Teplice
Cvičná hodnotící prezentace Hodnocení vybraného projektu 1.
DĚLENÍ ČÍSLEM 7 HLAVOLAM DOPLŇOVAČKA PROCVIČOVÁNÍ
Transkripce a translace
Metabolismus A. Navigace B. Terminologie E. Sacharidy I. Enzymy
Regulace genové exprese
MS PowerPoint Příloha - šablony.
Proteosyntéza RNDr. Naďa Kosová.
Střední zdravotnická škola, Národní svobody Písek, příspěvková organizace Registrační číslo projektu:CZ.1.07/1.5.00/ Číslo DUM:VY_32_INOVACE_KUB_09.
Nutný úvod do histologie
1 Celostátní konference ředitelů gymnázií ČR AŘG ČR P ř e r o v Mezikrajová komparace ekonomiky gymnázií.
Technické kreslení.
Úkoly nejen pro holky.
END 1.Přítelem 2.Druhem 3.Milencem 4.Bratrem 5.Otcem 6.Učitelem 7.Vychovatelem 8.Kuchařem 9.Elektrikářem 10.Instalatérem 11.Mechanikem 12.Návrhářem 13.Stylistou.
Přednost početních operací
DĚLENÍ ČÍSLEM 5 HLAVOLAM DOPLŇOVAČKA PROCVIČOVÁNÍ Zpracovala: Mgr. Jana Francová, výukový materiál EU-OP VK-III/2 ICT DUM 50.
Dostupné z Metodického portálu ISSN: , financovaného z ESF a státního rozpočtu ČR. Provozováno Výzkumným ústavem pedagogickým v Praze.
FUNKCE PROTEINŮ.
NUKLEOVÉ KYSELINY A JEJICH METABOLISMUS
Molekulární základy dědičnosti
Molekulární genetika.
Od DNA k proteinu.
Molekulární biotechnologie č.6b Zvýšení produkce rekombinatního proteinu.
GENETICKÁ INFORMACE je informace, která je primárně obsažena v nukleotidové sekvenci v nukleotidových sekvencích jsou obsaženy následující informace: o.
Fyziologie reprodukce a základy dědičnosti FSS 2009 zimní semestr D. Brančíková.
EXPRESE GENETICKÉ INFORMACE Transkripce
RNAi. Rich Jorgensen a kolegové vložili gen produkující pigment do petunií (použili silný promotor) Místo silné pigmentace se objevily rostliny variegované.
Transkripce a translace
BUNĚČNÁ PAMĚŤ paměť - schopnost systému zaznamenat,uchovávat a ev. předávat   informaci buněčná paměť - schopnost buňky uchovávat informaci pro svou reprodukci,
Základy molekulární genetiky. Bílkoviny Makromolekuly složené z aminokyselin jedna molekula bílkoviny tvořena obvykle stovkami aminokyselin v živých organismech.
EU peníze středním školám Název vzdělávacího materiálu: Nukleové kyseliny II. - RNA, proteosyntéza Číslo vzdělávacího materiálu: ICT10/16 Šablona: III/2.
Transkripce RNA processing Translace
TRANSKRIPCE DNA.
NÁZEV ŠKOLY: ČÍSLO PROJEKTU: NÁZEV MATERIÁLU: TÉMA SADY: ROČNÍK:
Regulace genové exprese
Předmět: KBB/BB1P; KBB/BUBIO
Syntéza a postranskripční úpravy RNA
Od DNA k proteinu - v DNA informace – geny – zápis ve formě 4 písmen = nukleotidů = deoxyribóza, fosfátový zbytek, báze (A, T, C, G) - DNA = dvoušroubovice,
GENETICKÝ KÓD, GENY, GENOM
Molekulární základ dědičnosti
1. Regulace genové exprese:
NUKLEOVÉ KYSELINY Dusíkaté báze Cukry Fosfát guanin adenin tymin
MiRNA
37. Bi-2 Cytologie, molekulární biologie a genetika
Transkript prezentace:

REGULACE GENOVÉ EXPRESE

VÝZNAM GENOVÉ EXPRESE V MEDICÍNĚ Příklad: Regulace genové exprese: gen pro erytropoetin Situace: hypoxie

REGULACE GENOVÉ EXPRESE: Úrovně regulace genové exprese Genom Transkripce Posttranskripční úpravy mRNA Translace Posttranslační úpravy Degradace proteinů

GENOVÁ EXPRESE Genová exprese: proces, při kterém se genetická informace uložená v jednotlivých genech realizuje jako funkční molekuly kódovaných proteinů. Exprese jednotlivých genů je v buňkách regulovaná. → Efektivní fungování buněk/organismů (adaptace na změny podmínek prostředí, diferenciace v rozdílné typy buněk) Buněčná diferenciace: exprese rozdílných genů vede k rozdílným typům buněk. [FIG.]

ÚROVNĚ REGULACE GENOVÉ EXPRESE: Genom (DNA) Transkripce (DNA → RNA/primární transkript) Posttranskripční úpravy (RNA/primární transkript → mRNA) mRNA (mRNA) Translace (mRNA → polypeptidový řetězec) Posttranslační úpravy (polypeptidový řetězec → funkční protein) Degradace proteinů (funkční protein → degradovaný protein)

GENOM: Stav genomu ovlivňuje expresi genů: Amplifikace genu Přestavba genomu Kondenzace/dekondenzace chromozómu Methylace DNA Amplifikace genu: zvětšení počtu kopií určitého genu Přestavba genomu: transpozony, geny kódující imunoglobuliny

Kondenzace/dekondenzace chromzómu: vyšší stupeň kondenzace → DNA méně přístupná pro transkripční faktory a RNA polymerázu (heterochromatin, X chromozóm). Histondeacetyláza: odštěpuje acetylovou skupinu z histonu → DNA méně přístupná pro transkripci. [FIG.] Methylace DNA: vyšší stupeň methylace → nižší stupeň genové exprese. Obecně geny s methylovanou DNA se neexprimují (X chromozóm, genomický imprinting). Methyláza: katalyzuje methylaci cytosinu v DNA (5-methylcytosin). [FIG.] [FIG.]

Kondenzace/dekondenzace chromzómu: vyšší stupeň kondenzace → DNA méně přístupná pro transkripční faktory a RNA polymerázu (heterochromatin, X chromozóm). Histondeacetyláza: odštěpuje acetylovou skupinu z histonu → DNA méně přístupná pro transkripci. [FIG.] Methylace DNA: vyšší stupeň methylace → nižší stupeň genové exprese. Obecně geny s methylovanou DNA se neexprimují (X chromozóm, genomický imprinting). Methyláza: katalyzuje methylaci cytosinu v DNA (5-methylcytosin). [FIG.] [FIG.]

.

TRANSKRIPCE: Regulace transkripce: klíčový krok v regulaci exprese jednotlivých genů obvykle prostřednictvím vazby specifických proteinů na specifické sekvence DNA Regulační DNA sekvence: DNA sekvence (10 – 10000 párů bází), které se účastní zapínání a vypínání konkrétních genů. Promotor Další regulační DNA sekvence (enhancer) Proteiny regulující transkripci genů: účastní se regulace exprese konkrétních genů na základě vazby na regulační DNA sekvence. Obecné transkripční faktory Specifické transkripční faktory Proteiny regulující transkripci genů obsahují několik DNA vázajících motivů: Homeodoména „Zinc finger“ (zinkový prst) Leucinový zip („leucine zipper“) [FIG.] [FIG.]

Homeodomain

Leucine zipper Zinc fingers

Regulace transkripce v prokaryontních buňkách: Operon: sada genů transkribovaných z jednoho promotoru [FIG.] Represor & operátor (vazebné místo pro represor v rámci promotoru) – tryptofanový operon [FIG.] Aktivátor & vazebné místo pro aktivátor – lac operon [FIG.] Regulace transkripce v eukaryontních buňkách: Obecné transkripční faktory: seskupují se s RNA polymerázou na promotoru prostřednictvím vazby na TATA box. TATA box: sekvence DNA na promotoru, která většinou obsahuje T a A. [FIG.] Aktivátor & „enhancer“ (vazebné místo pro aktivátor) – aktivace z dálky [FIG.] „Combinatorial control“: několik regulačních proteinů spolupracuje při regulaci exprese konkrétního genu. [FIG.]

A cluster of bacterial genes can be transcribed from a single promotor.

Regulace transkripce v prokaryontních buňkách: Operon: sada genů transkribovaných z jednoho promotoru [FIG.] Represor & operátor (vazebné místo pro represor v rámci promotoru) – tryptofanový operon [FIG.] Aktivátor & vazebné místo pro aktivátor – lac operon [FIG.] Regulace transkripce v eukaryontních buňkách: Obecné transkripční faktory: seskupují se s RNA polymerázou na promotoru prostřednictvím vazby na TATA box. TATA box: sekvence DNA na promotoru, která většinou obsahuje T a A. [FIG.] Aktivátor & „enhancer“ (vazebné místo pro aktivátor) – aktivace z dálky [FIG.] „Combinatorial control“: několik regulačních proteinů spolupracuje při regulaci exprese konkrétního genu. [FIG.]

Regulace transkripce v prokaryontních buňkách: Operon: sada genů transkribovaných z jednoho promotoru [FIG.] Represor & operátor (vazebné místo pro represor v rámci promotoru) – tryptofanový operon [FIG.] Aktivátor & vazebné místo pro aktivátor – lac operon [FIG.] Regulace transkripce v eukaryontních buňkách: Obecné transkripční faktory: seskupují se s RNA polymerázou na promotoru prostřednictvím vazby na TATA box. TATA box: sekvence DNA na promotoru, která většinou obsahuje T a A. [FIG.] Aktivátor & „enhancer“ (vazebné místo pro aktivátor) – aktivace z dálky [FIG.] „Combinatorial control“: několik regulačních proteinů spolupracuje při regulaci exprese konkrétního genu. [FIG.]

Regulace transkripce v prokaryontních buňkách: Operon: sada genů transkribovaných z jednoho promotoru [FIG.] Represor & operátor (vazebné místo pro represor v rámci promotoru) – tryptofanový operon [FIG.] Aktivátor & vazebné místo pro aktivátor – lac operon [FIG.] Regulace transkripce v eukaryontních buňkách: Obecné transkripční faktory: seskupují se s RNA polymerázou na promotoru prostřednictvím vazby na TATA box. TATA box: sekvence DNA na promotoru, která většinou obsahuje T a A. [FIG.] Aktivátor & „enhancer“ (vazebné místo pro aktivátor) – aktivace z dálky [FIG.] „Combinatorial control“: několik regulačních proteinů spolupracuje při regulaci exprese konkrétního genu. [FIG.]

Regulace transkripce v prokaryontních buňkách: Operon: sada genů transkribovaných z jednoho promotoru [FIG.] Represor & operátor (vazebné místo pro represor v rámci promotoru) – tryptofanový operon [FIG.] Aktivátor & vazebné místo pro aktivátor – lac operon [FIG.] Regulace transkripce v eukaryontních buňkách: Obecné transkripční faktory: seskupují se s RNA polymerázou na promotoru prostřednictvím vazby na TATA box. TATA box: sekvence DNA na promotoru, která většinou obsahuje T a A. [FIG.] Aktivátor & „enhancer“ (vazebné místo pro aktivátor) – aktivace z dálky [FIG.] „Combinatorial control“: několik regulačních proteinů spolupracuje při regulaci exprese konkrétního genu. [FIG.]

Regulace transkripce v prokaryontních buňkách: Operon: sada genů transkribovaných z jednoho promotoru [FIG.] Represor & operátor (vazebné místo pro represor v rámci promotoru) – tryptofanový operon [FIG.] Aktivátor & vazebné místo pro aktivátor – lac operon [FIG.] Regulace transkripce v eukaryontních buňkách: Obecné transkripční faktory: seskupují se s RNA polymerázou na promotoru prostřednictvím vazby na TATA box. TATA box: sekvence DNA na promotoru, která většinou obsahuje T a A. [FIG.] Aktivátor & „enhancer“ (vazebné místo pro aktivátor) – aktivace z dálky [FIG.] „Combinatorial control“: několik regulačních proteinů spolupracuje při regulaci exprese konkrétního genu. [FIG.]

POSTTRANSKRIPČNÍ ÚPRAVY: „RNA capping“ a polyadenylace RNA zvyšují stabilitu mRNA. Posttrankripční úpravy ovlivňující expresi genu: Alternativní sestřih: umožňuje kódování několika proteinů totožným genem (použití různých exonů genu pro vytvoření mRNA) rozdílné proteiny ze stejného genu: odlišné typy buněk nebo rozdílná stádia individuálního vývoje [FIG.] Editace RNA: inzerce nebo delece nukleotidů a nebo substituce nukleotidů v přepsané RNA změna přepisované genetické informace → objevení se nových iniciačních a stop kodonů

POSTTRANSKRIPČNÍ ÚPRAVY: „RNA capping“ a polyadenylace RNA zvyšují stabilitu mRNA. Posttrankripční úpravy ovlivňující expresi genu: Alternativní sestřih: umožňuje kódování několika proteinů totožným genem (použití různých exonů genu pro vytvoření mRNA) → rozdílné proteiny ze stejného genu: odlišné typy buněk nebo rozdílná stádia individuálního vývoje [FIG.] Editace RNA: inzerce nebo delece nukleotidů a nebo substituce nukleotidů v přepsané RNA změna přepisované genetické informace → objevení se nových iniciačních a stop kodonů

mRNA: Degradace mRNA: životnost mRNA ovlivňuje expresi příslušného genu. miRNA („microRNA): krátké regulační RNA, které regulují genovou expresi na základě regulace degradace příslušné mRNA . [FIG.] Životnost mRNA může být také regulována prostřednictvím nukleotidových sekvencí v 3´ nepřekládané oblasti mRNA: např. IRE („iron responsive element“), na který se váže IRP („iron regulatory protein“)

mRNA: Degradace mRNA: životnost mRNA ovlivňuje expresi příslušného genu. miRNA („microRNA): krátké regulační RNA, které regulují genovou expresi na základě regulace degradace příslušné mRNA . [FIG.] Životnost mRNA může být také regulována prostřednictvím nukleotidových sekvencí v 3´ nepřekládané oblasti mRNA: např. IRE („iron responsive element“), na který se váže IRP („iron regulatory protein“)

TRANSLACE: Translace může být regulovaná vazbou specifického proteinu na mRNA. [FIG.] Příkladem může být IRE v 5´ nepřekládané oblasti mRNA, na který se váže IRP (zablokování translace).

TRANSLACE: Translace může být regulovaná vazbou specifického proteinu na mRNA. [FIG.] Příkladem může být IRE v 5´ nepřekládané oblasti mRNA, na který se váže IRP (zablokování translace).

POSTTRANSLAČNÍ ÚPRAVY: Posttranslační modifikace polypeptidového řetězce zahrnují řadu mechanismů včetně štěpení řetězce a vazbu molekul: Odstranění methioninu z N konce Odstranění signální sekvence Proteolytické štěpení: formování funkčního proteinu štěpením prekurzorového polypeptidového řetězce (proinsulin → insulin). Formování disulfidových můstků: vznikají mezi přilehlými cysteiny. Stabilizují strukturu proteinu. [FIG.]

Chemická modifikace aminokyselin: fosforylace (vazba fosfátu) hydroxylace (vazba –OH skupiny) Glykosylace: vazba oligosacharidového řetězce (glykoproteiny) [FIG.] [FIG.] Vazba prostetické skupiny: prostetická skupina (neaminokyselinová/ neproteinová molekula) může být nutná pro fungování proteinu (hem v hemoglobinu).

Chemická modifikace aminokyselin: fosforylace (vazba fosfátu) hydroxylace (vazba –OH skupiny) Glykosylace: vazba oligosacharidového řetězce (glykoproteiny) [FIG.] [FIG.] Vazba prostetické skupiny: prostetická skupina (neaminokyselinová/ neproteinová molekula) může být nutná pro fungování proteinu (hem v hemoglobinu).

DEGRADACE PROTEINŮ: Degradace proteinů: způsob, kterým může být množství konkrétního proteinu v buňce regulováno. Většina proteinů v buňkách je degradovaná proteazómy. Proteazóm: velký komplex proteolytických enzymů uspořádaných do tvaru válce. [FIG.] Ubiquitin: malý protein kovalentním navázáním ubiquitinu jsou proteiny označeny k degradaci [FIG.]

DEGRADACE PROTEINŮ: Degradace proteinů: způsob, kterým může být množství konkrétního proteinu v buňce regulováno. Většina proteinů v buňkách je degradovaná proteazómy. Proteazóm: velký komplex proteolytických enzymů uspořádaných do tvaru válce. [FIG.] Ubiquitin: malý protein kovalentním navázáním ubiquitinu jsou proteiny označeny k degradaci [FIG.]

LITERATURA: Alberts B. et al.: Základy buněčné biologie. Espero Publishing. Ústí nad Labem, pp. 233-234 & 257-273, 1998 Alberts B. et al.: Essential Cell Biology. Garland Science. New York and London, pp. 258­259 & 269-293, 2010